某型發(fā)動機葉片斷裂故障分析.pdf

1、葉片是發(fā)動機中的關(guān)鍵零件，因此對葉片強度、振動、耐久性、可靠性研究越來越顯得重要。葉片工作時要受有較高的離心負荷，熱負荷以及出振動引起的交變負荷及腐蝕、氧化等方面的影響，特別是前幾級壓氣機葉片還受到發(fā)動機進氣道外來物的沖擊，并受風砂，冰雹，鳥撞及海洋氣候的腐蝕，這就更使葉片故障大大增多，在發(fā)動機實際工作中常常發(fā)生發(fā)動機葉片裂紋和折斷故障。 本文通過對葉片振動特性的計算分析，全面的探討了改變?nèi)~片材料、溫度、轉(zhuǎn)速及葉片的邊界條件對

2、葉片固有振動頻率的影響，進而得到葉片振動特性對葉片掉角故障的影響，判斷葉片斷裂原因，制定有效的改進措施。 以某型發(fā)動機壓氣機第二級轉(zhuǎn)子葉片掉角故障為例，利用ANSYS軟件計算該型發(fā)動機原型及A型葉片在非旋轉(zhuǎn)態(tài)及旋轉(zhuǎn)態(tài)時的固有振動特性，作Campbell圖進行共振分析及葉片的動力響應分析;并對壓氣機工作葉片的動力響應，即位移響應和響應應力作了較全面的分析研究;分析了激振力頻率在葉片第一階固有振動頻率附近時的共振響應及尾流激振下葉

3、片的動力響應;與已有試驗結(jié)果對比進行綜合研究。 通過計算分析結(jié)果表明：某型發(fā)動機壓氣機第二級轉(zhuǎn)子葉片掉角故障主要是由于葉片在慢車轉(zhuǎn)速附近時，產(chǎn)生了二階扭轉(zhuǎn)振型的共振，導致高周疲勞損傷，邊界條件對葉片的振動特性影響不大;在非旋轉(zhuǎn)態(tài)下，約束榫頭底面時葉片固有振動頻率最低，約束榫頭與輪盤接觸面葉片的固有振動頻率稍高，而榫頭完全約束時葉片的固有振動頻率最高;旋轉(zhuǎn)態(tài)固有振動頻率約比非旋轉(zhuǎn)態(tài)固有振動頻率提高了1/4至1/3，各階固有頻率計

4、算值隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加。因此要準確預測葉片的振動特性，在旋轉(zhuǎn)態(tài)下的葉片必須計入轉(zhuǎn)速的影響。根據(jù)葉片的結(jié)構(gòu)條件，由于尾流激振頻率與葉片的第五階和高階復合固有振動頻率相近，故尾流激振形成的強迫振動容易形成共振響應。由此葉片的第五階和高階復合固有振動附近的響應分析說明，所引起的共振位移響應及響應應力均比較大。 通過對葉片振動特性的計算分析結(jié)果能夠迅速判斷葉片斷裂故障原因，同時，根據(jù)計算結(jié)果可以進行有針對性的試驗，大大縮短試驗時間和